使用 Open vSwitch （OVS）+ VLAN 组网

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Neutron 基于 VLAN 模式的 tenant network 同 provider network 一样，都必须使用物理的 VLAN 网络。
2.1 物理 VLAN 网络配置
本例子中，交换机上划分了三个 VLAN 区域：
管理网络，用于 openstack 节点之间的通信，假设 VLAN ID 范围为 50 - 99.
/ [, k" S5 s9 u+ f& o% M! r8 Z数据网络，用于虚拟机之间的通讯。由于Vlan模式下，租户建立的网络都具有独立的 Vlan ID，故需要将连接虚机的服务器的交换机端口设置为 Trunk 模式，并且设置所允许的 VLAN ID 范围，比如 100~300。
3 o% W/ [1 i& {* k外部网络，用于连接外部网络。加上 VLAN ID 范围为 1000-1010。
- C3 X) C8 U6 c, b$ M4 J
关于网段之间的路由：
' t1 K) n" R" Y0 ], M& V' N/ B如果该物理交换机接到一个物理路由器并做相应的配置，则数据网络可以使用这个物理路由器，而不需要使用 Neutron 的虚拟路由器。
0 s% ~/ D7 z- b" T如果不使用物理的路由器，可以在网络节点上配置虚拟路由器。
2.2 Neutron 配置
2.2.1 配置进行
控制节点上：
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
[ml2]
& t* b% V! S( g4 }type_drivers = flat,vlan
tenant_network_types = vlan
mechanism_drivers = openvswitch
[ml2_type_flat]
$ o. w+ b* v+ L' ?flat_networks = external
[ml2_type_vlan]
network_vlan_ranges = physnet1:100:300
# W4 s' p4 R0 X$ b8 h
网络节点上：
#为连接物理交换机的网卡 eth2 和 eth3 建立 OVS physical bridge，其中，eth2 用于数据网络，eth3 用于外部网络
: \  R% K4 Q6 @9 n* O- jovs-vsctl add-br br-eth2
* i* O( }+ w' p& _7 B; }ovs-vsctl add-br br-ex
* L+ o/ K0 B  `" J6 S% Novs-vsctl add-port br-eth2 eth2
/ D; U+ b+ g' K" E" Povs-vsctl add-port br-ex eth3
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
+ `) M; M+ d' k! y[m12]
( V; h- y" B4 etype_drivers = flat,vlan
tenant_network_types = vlan
mechanism_drivers = openvswitch
, v  ~8 u/ a4 F$ d[ml2_type_flat]
flat_networks = external
[ml2_type_vlan]
- |' ]& W. K! Y. m1 k, x; jnetwork_vlan_ranges = physnet1:100:300,external:1000:1010
: s$ D$ C7 o2 y! F+ j[ovs]
bridge_mappings = physnet1:br-eth2,external:br-ex
4 j, I! Y1 ~# A; [
2 x6 N$ m# w6 V  W计算节点上：
#为连接物理交换机的网卡 eth2 建立 OVS physical bridge
ovs-vsctl add-br br-eth2
: y6 c6 F  U  Z0 e$ v2 G, ?: S  Qovs-vsctl add-port br-eth2 eth2
  u! E3 S$ L0 k; m. N% b# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
[m12]
+ j: w: [& y" Jtype_drivers = vlan
9 i+ E* R. E% a2 Ptenant_network_types = vlan
2 p8 q5 S  s! J- |/ n& smechanism_drivers = openvswitch
[ml2_type_vlan]
( {) [: _; ?  E  Tnetwork_vlan_ranges = physnet1:100:300
6 n) O7 A7 O4 g2 ^4 y[ovs]
bridge_mappings = physnet1:br-eth2

注意：
network_vlan_ranges 中的 VLAN ID 必须和物理交换机上的 VLAN ID 区间一致。
bridge_mappings 中所指定的 bridge 需要和在个节点上手工创建的 OVS bridge 一致。
, f" z( N6 z3 X% b+ S# x然后重启相应的 Neutron 服务。
; @$ c/ ^. o4 A3 `9 z9 O; V2 `: v7 Z, K2.2.2 配置生效过程
' h8 {4 j: p% P7 F3 I1 O* S6 p. m当 Neutron L2 Agent （OVS Agent 或者 Linux Bridge agent）在计算和网络节点上启动时，它会根据各种配置在节点上创建各种 bridge。以 OVS Agent 为例，
（1）创建 intergration brige（默认是 br-int）；如果 enable_tunneling = true 的话，创建 tunnel bridge （默认是 br-tun）。
（2）根据 bridge_mappings，配置每一个 VLAN 和 Flat 网络使用的 physical network interface 对应的预先创建的 OVS bridge。
（3）所有虚机的 VIF 都是连接到 integration bridge。同一个虚拟网络上的 VM VIF 共享一个本地 VLAN （local VLAN）。Local VLAN ID 被映射到虚拟网络对应的物理网络的 segmentation_id。
( C' Z, W; j& Q# r! c  g( R（4）对于 GRE 类型的虚拟网络，使用 LSI （Logical Switch identifier）来区分隧道（tunnel）内的租户网络流量（tenant traffic）。这个隧道的两端都是每个物理服务器上的 tunneling bridge。使用 Patch port 来将 br-int 和 br-tun 连接起来。
（5）对于每一个 VLAN 或者 Flat 类型的网络，使用一个 veth 或者一个 patch port 对来连接 br-int 和物理网桥，以及增加 flow rules等。
（6）最后，Neutron L2 Agent 启动后会运行一个RPC循环任务来处理 端口添加、删除和修改。管理员可以通过配置项 polling_interval 指定该 RPC 循环任务的执行间隔，默认为2秒。
2.3 创建虚拟网络和子网
2.3.1 创建命令
$ e6 U0 i7 G; B% }2 X& rs1@controller:~$ neutron net-create net1 （或者 Admin 用户运行 neutron net-create net1 --provider:network_type vlan --provider:physical_network physnet1 --provider:segmentation_id 101。效果相同）
Created a new network:
# N+ h: E% }- Q- f% n+---------------------------+--------------------------------------+
+ {+ @& j# s& {8 b# y| Field                     | Value                                |
+---------------------------+--------------------------------------+
, c3 ?+ [# I" ^| admin_state_up            | True                                 |
| id                        | dfc74f44-a9f2-4497-a53d-1723804a49a8 |
% q; i8 t7 J) p. v, O' G| name                      | net1                                  |
' O4 ?+ \' o" t; l5 z+ m; S| provider:network_type     | vlan                                 |
  e+ \  n# B3 A5 M& E" a( j5 ]% [( b| provider:physical_network | physnet1                             |
| provider:segmentation_id  | 101                                  |
| router:external           | False                                |
| shared                    | False                                |
| status                    | ACTIVE                               |
| subnets                   |                                      |
| tenant_id                 | 74c8ada23a3449f888d9e19b76d13aab     |
6 C% B/ V) W5 Q& B+ U+---------------------------+--------------------------------------+   
s1@controller:~$ neutron subnet-create subnet1 10.0.0.0/24 --name net1
7 e/ B2 O; n4 L5 F
2.3.2 Neutron 代码实现
做完以上的步骤之后，用户就可以在 subnet 上 boot 虚机了。
boot 虚机的过程中，Nova 依次会：
（1）调用 Neutron REST API 申请一个或者多个 port。Neutron 会根据数据库中的配置来进行分配。
（2）在计算节点上，Nova 调用 ovs-vsctl 命令将虚机的 VIF 被 plug 到 br-int 上。
7 S6 u% x' Z( Z3 v& E+ z0 G' X0 X（3）启动虚机。
0 `2 Z  `; J* H* N& d5 H4 CNeutron L2 Agent 的循环任务每隔两秒会依次：
4 `; e* d1 n  a+ z# `) e0 _（1）调用 ”ovs-vsctl list-ports“ 命令获取到 br-int 上的 port，再根据上次保存的历史数据，生成所有变更端口的列表（包括添加的、更新的、删除的端口）。比如：
& D6 q4 E# `' n{'current': set([u'04646b21-78a0-429e-85be-3167042b77be', u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135']), 'removed': set([]), 'added': set([u'04646b21-78a0-429e-85be-3167042b77be', u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135'])}
4 M. F3 g# o7 }1 M5 [9 [3 N+ {8 q1
（2）为每一个待处理端口，根据其 ID 从 DB 中取得其详细信息。比如：
% N( }; y6 m. m8 `# F# V{u'profile': {}, u'admin_state_up': True, u'network_id': u'e2022937-ec2a-467a-8cf1-f642a3f777b6', u'segmentation_id': 4, u'device_owner': u'compute:nova', u'physical_network': phynet1, u'mac_address': u'fa:16:3e:fd:ed:22', u'device': u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135', u'port_id': u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135', u'fixed_ips': [{u'subnet_id': u'13888749-12b3-462e-9afe-c527bd0a297e', u'ip_address': u'91.1.180.4'}], u'network_type': u'vlan'}
4 y8 j( V5 r% E& @' N1
（3）针对每一个增加或者变更的 port，设置 local VLAN Tag；调用 ”ovs-ofctl mod-flows “ 命令来设置 br-tun 或者 物理 bridge 的 flow rules；并设置 db 中其状态为 up。
) q- A2 |/ U9 E5 F* Z) p（4）针对每一个被删除的 port，设置 db 中其状态为 down。
) E( ?2 R$ m% k* V! e) K+ ^: ]2.4 Neutron 虚拟网络
+ h- w; p! E2 R" v. G（1）一个计算节点上的网络实例
它反映的网络配置如下：
. }1 O3 m" O& a( {Neutron 使用 Open vSiwtch。
2 y, d6 u& g6 E" ^, @一台物理服务器，网卡 eth1 接入物理交换机，预先配置了网桥 br-eth1。
+ d' b0 E3 E; T( m+ h8 K7 V8 b创建了两个 neutron VLAN network，分别使用 VLAN ID 101 和 102。
4 o3 T7 z; g+ b! ?# c% U4 C该服务器上运行三个虚机，虚机1 和 2 分别有一个网卡接入 network 1；虚机2 和 3 分别有一个网卡接入 network 2.
2 Z4 k" z! Q5 F, u( o
Neutron 在该计算节点上做的事情：
3 L' x3 O  ?: B) I4 D1 C; t$ E( Y1 m% N创建了 OVS Integration bridge br-int。它的四个 Access 端口中，两个打上了内部 Tag 1，连接接入 network 1 的两个网卡；另两个端口的 VLAN Tag 为 2。
创建了一对 patch port，连接 br-int 和 br-eth1。
# c+ Y. F$ N! K+ p  v& K设置 br-int 中的 flow rules。对从 access ports 进入的数据帧，加上相应的 VLAN Tag，转发到 patch port；从 patch port 进入的数据帧，将 VLAN ID 101 修改为 1, 102 修改为 2，再转发到相应的 Access ports。
设置 br-eth1 中的 flow rules。从 patch port 进入的数据帧，将内部 VLAN ID 1 修改为 101，内部 VLAN ID 2 修改为 102，再从 eth1 端口发出。对从 eth1 进入的数据帧做相反的处理。
$ P5 Z1 ?. O$ ^5 m- k（2）再加上另一个连接到同一个物理交换机的服务器（加上 neutron 网络使用的 VLAN ID 为 100，物理 brige 为 br-eth0）：
$ \( h+ ^& b. W2 X. a7 X; ~( @
Neutron 实现了基于物理 VLAN 交换机的跨物理服务器二层虚拟网络。
: v/ {, L. W/ {) K- O2 i（3）连接到同一物理交换机的网络节点的情况

（4）网络流向
不同物理服务器上的虚机，如果 VM1 和 VM2 属于同一个 tenant network 的同一个subnet，那么两者的通信直接经过 物理交换机 进行，不需要做到网络节点。如图10 所示。
) c4 e" R8 ^, V" ?/ @& v3 |相同物理服务器上的虚机，如果 VM1 和 VM2 属于同一个 tenant network 的同一个subnet，那么两者的通信直接经过 br-int 进行。
( |! U* d4 D( M3 x1 e$ R& b
对其他虚机之间数据交换情形，都算作跨子网的数据流向，都需要经过网络节点中的 Router 进行 IP 包的路由。（也可以直接使用连接物理交换机的物理路由器）。
5 B& \1 `% s& ^  C* \# W0 t: l. C